接地選線裝置在礦區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的若干問題

李國全

（唐山開灤熱電有限責(zé)任公司，河北 唐山 063103）

接地選線裝置在礦區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的若干問題

李國全

（唐山開灤熱電有限責(zé)任公司，河北 唐山 063103）

分析了選線裝置在開灤礦區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的可行性及容易發(fā)生的問題，提出了針對性的措施，在減少投資的基礎(chǔ)上，提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

選線裝置；零序電流；接線原則

開灤礦區(qū)35 kV電網(wǎng)對地電容電流有效值近90A，網(wǎng)內(nèi)高壓線路出現(xiàn)接地故障后，接地電弧不會自行熄滅，并會出現(xiàn)間歇性電弧，產(chǎn)生過電壓，威脅設(shè)備及人員安全。為限制單相接地工頻電容電流在安全值之內(nèi)，礦區(qū)電網(wǎng)采用了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地形式的小電流接地系統(tǒng)，依靠絕緣監(jiān)察裝置判斷線路是否接地，即監(jiān)測變壓所35kV母線上的三相五柱式電壓互感器（TV)的開口三角形電壓的大小：系統(tǒng)正常時，三相電壓之和為零，開口三角形的二次線圈電壓為零，絕緣監(jiān)察繼電器不動作；當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，開口三角形的二次端出現(xiàn)零序電壓，電壓繼電器動作，發(fā)出系統(tǒng)接地故障的報(bào)警信號。其優(yōu)點(diǎn)是接線簡單、操作及維護(hù)方便；但該裝置不能準(zhǔn)確指出故障點(diǎn)所在的線路，運(yùn)行人員需要通過短時斷開各條線路開關(guān)才能找出故障線路，這樣既影響了非故障線路的連續(xù)供電，又因?yàn)槠渌Ｏ喑惺荛L時間線電壓時絕緣損壞，造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，擴(kuò)大事故幾率值。小電流接地選線裝置，不僅具有絕緣監(jiān)察繼電器的全部功能，還能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出發(fā)生單相接地的故障線路，但是仍需分析其在礦區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的若干問題。

1 小電流接地選線裝置原理

HYX196型小電流接地選線裝置原理是按接地故障時，PLC循環(huán)監(jiān)視系統(tǒng)的TV開口三角輸出零序電壓的幅值，當(dāng)TV開口三角形測量電壓U超過設(shè)定的啟動值，PLC立即轉(zhuǎn)入采樣零序電流（3I0）、并對采樣值進(jìn)行信號分析及處理，輸出選線結(jié)果。若故障消失或排除，機(jī)器自動返回循環(huán)監(jiān)視狀態(tài)。

2 電壓啟動值的選定

零序分量存在于電力系統(tǒng)橫向短路故障中兩相接地短路及電力系統(tǒng)縱向不對稱故障中，序網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，且零序電壓在接地故障點(diǎn)最高，并向電源端逐步降低，零序電壓啟動值的設(shè)定應(yīng)該考慮其他類型故障的影響。根據(jù)各分量序網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，電壓互感器開口三角形電壓為：

式中：（3U0）為開口三角形電壓；U0為零序網(wǎng)絡(luò)零序電壓；Eφ為零序網(wǎng)絡(luò)零序電動勢。根據(jù)式（1）結(jié)果及礦區(qū)電網(wǎng)實(shí)際序阻抗，并考慮縱向不對稱故障時零序參數(shù)及接地過渡電阻的影響，啟動值可取26.3 V，提高選線裝置動作的準(zhǔn)確率。

3 零序電流的采集

圖1 A相K點(diǎn)金屬性接地

. . .

此時電氣量不對稱，根據(jù)對稱分量法，可知系統(tǒng)中電流、電壓是由正序、負(fù)序、零序分量疊加的，且各分量有如下關(guān)系：

式（2）表明，任何情況下，三相正序、負(fù)序分量相量和始終為零，因此只要把原有普通型電流互感器聯(lián)結(jié)成圖2（零序?yàn)V序器)形式，便得到了零序電流，需要注意的是零序?yàn)V序器應(yīng)盡量使用變比較小的計(jì)量級(最好為S級)電流互感器組合而成，較小的變比可使電容電流的二次值較大，有利于檢測裝置的電流變換器采集電流值，S級使電流互感器的測量精確線性范圍更寬，有利于測量較小的電容電流。

4 電流互感器接線原則

圖2 零序?yàn)V序器

配電線路電流互感器接線原則：一是三相應(yīng)同時使用同名端或非同名端接線，保證三相極性的正確性；否則會因接線問題，導(dǎo)致裝置的誤報(bào)、多報(bào)，影響事故處理，甚至事故擴(kuò)大化。因?yàn)楫?dāng)電流互感器未按同名端接線時，由式（2）知，三相正、負(fù)序分量等式不再成立，即選線裝置每次巡檢采樣都會記錄電流值，這個值會根據(jù)電源相位的變化而變化，加之選線裝置的啟動零序電壓值被采集到時，就會選線出錯；二是采集的零序電流流向必須是從母線流向線路為正，這樣零序電流能夠正確地被選線裝置采樣和處理。開灤礦區(qū)電網(wǎng)在安裝選線裝置接線時，只注意到同名端的問題，忽略了設(shè)有消弧線圈的發(fā)電廠的電流流向問題，使零序電流可以通過消弧線圈被選線裝置采集。所以使用初期，每次網(wǎng)內(nèi)線路出現(xiàn)單相接地故障時，選線裝置除了給出實(shí)際故障線路編號外，還將提示此時帶有消弧線圈運(yùn)行的發(fā)電機(jī)線路接地的警告信息，經(jīng)多次檢查才發(fā)現(xiàn)因忽視了消弧線圈在發(fā)電機(jī)一次回路形成的零序回路，電流互感器三相接線反相造成的誤選。

5 結(jié)論

隨著礦區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展，電壓互感器構(gòu)成的絕緣監(jiān)察裝置已不滿足供電可靠性的要求，被微機(jī)選線裝置所替代是必然趨勢。礦區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用中要盡量使參數(shù)配合適當(dāng)，減小測量環(huán)節(jié)的綜合誤差，繪制零序網(wǎng)絡(luò)回路，排除人為錯誤，有效提高小電流接地選線系統(tǒng)的選線準(zhǔn)確率，及時找到故障線路予以切除，防止單相接地故障長時間存在威脅設(shè)備與人身安全，以及破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。

[1] 李冬輝,史臨潼.非直接接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法綜述[J].繼電器,2004(18):74-78.

[2] 焦旭升.小電流接地選線原理分析［J］.發(fā)電設(shè)備,2002(2):44-47.

[2] 王梅義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社,1999.

Abstract:The paper analyzes the feasibility and problems of line selection equipments'application in power network of mining areas and proposes some countermeasures.With the drop of investment,the safety level of network operation is increased.

Key words:line selection device;zero sequence current;connection principle

編輯：劉新光

Application Problems of Fault Line Selection Equipments in Power Network of Mining Area

LI Guo-quan

(Kailuan Thermal Power Co.,Tangshan Hebei 063103)

TM86

A

1672-5050（2012）07-0066-03

2012-01-06

李國全（1978—），男，河北唐山人，本科，工程師，從事煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)供電工作。